ENVI学习总结（十三）——波谱库的浏览与创建

远方~ · 发表于 2020-8-31 16:23

1.1 标准波谱库与浏览

ENVI 自带标准波谱库，存放在…\Exeils\ENVI53\resource\speclib 目录下，分别存放在 4 个文件夹中，存储为 ENVI 波谱库格式，由两个文件组成：.sli 和.hdr。

图 1 从多光谱和高光谱数据上获取的波谱曲线对比

ASTER Spectral Library Version 2

ASTER 波谱库提供 2443 种地物波谱，包括人造材料、陨石、矿物、岩石、土壤、植物、水体，波长范围 0.4~15.4μm。ASTER 波谱库来自三个其他波谱库：约翰•霍普金斯大学(JHU) 波谱库、喷气推进实验室波谱库（JPL）和 USGS 波谱库。Version 2 版本更新 2008 年 12 月 3 日。文件命名规则如下：地物名称_来源波谱库_测量仪器_波谱代码。

IGCP264 波谱库

由 5 种波谱仪从 26 种具备很好特征的样本中测量得到，这些样本经过了手工筛选和金刚砂压碎，并用<100 目和<200 目的网筛进行筛选。这些波谱库的目的是比较不同波谱分辨率和采样对波谱特征的影

响。

USGS

提供 1994 种地物波谱，包括涂料、人造材料、矿物、混合物、植物、挥发物。文件命名规则如下：地物类型_测量仪器_波谱代码

植被波谱库

Chris Elvidge 植被波谱库使用 Beckman UV-5240 波谱仪测量，提供 99 种植被波谱，波长范围 0.4~2.5μm，包括干植被（veg_1dry.sli）和绿色植被（veg_2grn.sli）两个波谱库，其中 0.4 ~0.8μm 波长精度为 1nm，0.8 ~ 2.5μm 波长精度为 4nm。同时对应的波谱工具也有了很大的改进，用户可直观地看到每一种波谱库中的文件个数，以及更为方便的查看每一种波谱文件的波谱曲线。启动 ENVI 5.3，选择 Display → Spectral Library View，打开 Spectral Library View 面板（图 2）。左侧列表框中自动显示 4 个波谱库。

图 2 ENVI 自带波谱库文件

单击波谱库，可以选择波谱库中的某种地物波谱曲线，这个地物的波谱曲线自动在窗口中显示。

选择打开 Veg_lib（99）中的几个植被波谱文件；

在 vegetation 波谱库中选择 6 种不同植被的波谱曲线，可以看到对应的波谱曲线（横坐标表示波长（或者波段序号），纵坐标表示反射率（或者像素值）），以及波谱文件的属性信息，包括常规信息和曲线信息（图 3）。

图 3 不同类型植被波谱曲线

波谱曲线显示窗口中的功能；

在波谱曲线窗口中可以看到 4 个部分的内容：

1.导入文件（Import）

此功能可以导入两种格式的文件，包括 ASCII 及波谱库形式存在的文件。

2.导出文件（Export）

图 5 导出数据方式

导出波谱文件的格式可以分类 4 大类：常见数据格式——ASCII 与波谱库文件； Image、PDF 及 Postscript 输出格式；复制波谱曲线；直接打印曲线或在 PowerPoint 中展示；

3.选项工具（Options）

图 6 选项功能

选项工具中有四个功能：

打开新的 Plot 窗口——自由拖拽收集的地物波谱；
波谱曲线上显示十字丝——一直保持十字丝可见，显示波谱十字丝节点含义；
添加波谱图例——不同颜色的波谱曲线代表什么样的地物，更直观方便；
曲线平滑——可调节曲线形状

4.波谱曲线 X、Y 轴代表含义

X轴代表：

Wavelength：（默认显示）影像波长；
Index：波段 i，i 代表影像具有 i 个波段；
Wavenumber: 波数，即 1/wavelength ，波数与波长成反比关系，波长越小，波数就越大。

Y轴代表：

Data Value：（默认显示）影像原始值；
Continuum Removed 包络线去除：绘制数据与连续删除。连续的是，套在光谱的顶部的凸包。它分为原始数据值，以产生连续取出的值。在连续使用中的绘制曲线中所显示的第一和最后一个数据点计算的，所以只对已缩放的图形，在连续的基础上所显示的数据来计算范围。
Binary Encoding：二进制编码，重新生成 0 与 1 的波频曲线。

（3）波谱曲线属性显示窗口

：同一窗口中显示多个地类的波谱曲线不予重叠显示；

：恢复原始数值范围曲线显示；

：点击此功能显示或者隐藏 Plot Key 与曲线属性；

：移除选中的一个曲线数据；

：移除全部的曲线数据；

：如果曲线节点有异常可以通过此工具进行编辑修订；

1.2 波谱库创建

ENVI 可以从波谱源中构建波谱库，波谱来源包括：ASCII 文件，由 ASD 波谱仪获取的波谱文件，标准波谱库，感兴趣区/矢量区域平均波谱曲线，波谱剖面和曲线等。下面介绍波谱库建立的操作步骤：

第一步：输入波长范围

（1）在 ENVI 中，选择 Toolbox/Spectral/Spectral Libraries/Spectral Library Builder。打开 Spectral Library Builder 对话框。

（2）为波谱库选择波长范围和 FWHM 值，有三个选项：

"Data File" (ENVI 图像文件) ：波长和 FWHM 值（若存在）从选择文件的头文件中读取
"ASCII File"：波长值与 FWHM 值的列的文本文件
"First Input Spectrum"：以第一次输入波谱曲线的波长信息为准，选择"First Input Spectrum"，单击 ok，打开 Spectral Library Builder 面板。

图 7 Spectral Library Builder 对话框

第二步：波谱收集在 Spectral Library Builder 面板中，可以从各种数据源中收集波谱，见下表。所有收集的波谱被自动重采

样到选择的波长空间。

表 1 波谱收集方法说明

下面介绍从高光谱图像数据中收集波谱。启动 ENVI ，打开高光谱数据 CupriteReflectance.dat。

收集图像上某个像元的波谱：

选择 Display>Profile>Spectral，在 Spectral Profile 对话框中，显示当前鼠标点的剖面曲线。找到要收集的像元，鼠标选中，该像元的波谱曲线显示
回到 Spectral Library Builder 面板中，选择 Import>From Plot Windows，将所收集的波谱选中导入。
导入的波谱显示在列表中，在波谱名称（Spectrum Name）字段对应的记录双击鼠标以修改波谱名称。同样的方法可以修改颜色（Color）字段的信息。

图 8 Import from Plot Windows 面板

这种方法是从图像上获取单个点的波谱曲线，也可以获取某个区域的平均波谱曲线，如 ROI 文件或者矢量文件。收集 ROI 或矢量文件范围的平均波谱

在 ENVI 主菜单中，选择 File>Open，打开"ROI\CupriteMineralROIs.xml"感兴趣样本文件。
回到 Spectral Library Builder 面板中，选择 Import>from ROI/EVF from input file，选择高光谱文件 CupriteReflectance.dat 作为波谱来源。